【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程实验设备，具体涉及一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置。
技术介绍
1、海上风机在运行过程中，风机叶片转动将对塔筒产生周期性的空气动力荷载，该荷载通过塔筒的传递，将以周期性水平荷载和弯矩的形式作用于水下桩基础。在上述周期性荷载与波浪、海流等水动力周期荷载的共同作用下，将可能对基桩与海床地基的相互作用产生复杂的耦合效应，可能诱发桩基础附近粉质海床土体的局部冲刷、液化甚至基础失稳。
2、模型实验是研究海上结构物复杂流固土耦合问题的重要手段，实验结果的可靠性，要求实验装置本身能够对主要荷载因素进行模拟。目前关于海上风机的研究成果中，同时满足对水动力环境和风机塔筒荷载模拟的实验研究较少，而模拟方式也存在局限性。这一方面是由于同时具有波浪流动水槽和上部风洞的实验平台极少，难以同时实现对水动力荷载和风荷载效应；另一方面，如果采用外部激振器模拟风机荷载，则需要将桩基础模型与外部激振器连接用于传力，而这种连接将对桩基础本身的位移产生不必要的约束，影响实验结果的正确性。
技术实现思路
1、针对传统实验设备难以同时对水动力环境和风机塔筒荷载进行模拟的技术问题，本专利技术提供了一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，它采用波流水槽模拟水动力环境对桩基础的直接荷载以及对海床土体的冲刷效应，同时，采用了机械加载手段模拟风机塔筒对桩顶的周期性弯矩和水平荷载的作用，从而满足对水动力环境和风机塔筒荷载模拟的实验研究。
2、本专利技术提供的技术
3、可选地，所述波流水槽侧壁顶部设置有第一导轨，所述支架平台底部设置有导轮，所述导轮与所述第一导轨活动配合，所述支架平台与所述第一导轨之间设置有锁紧机构。
4、可选地，所述锁紧机构包括锁紧支架、定夹头、动夹头和螺纹旋杆，所述锁紧支架与所述支架平台固定连接，所述定夹头与所述锁紧支架固定连接，所述定夹头与所述第一导轨抵接，所述动夹头位于所述定夹头的一侧，所述动夹头固定于所述螺纹旋杆靠近所述定夹头的一端，所述动夹头用于与所述第一导轨抵接，所述螺纹旋杆与所述锁紧支架螺纹配合。
5、可选地，所述承载导轨的数量至少有两个，所述电机支架对应设置有至少两个，各所述承载导轨之间平行设置，至少一个电机支架位于所述电机的壳体上靠近所述电机输出轴的一侧，至少一个电机支架位于所述电机的壳体上远离所述电机输出轴的一侧。
6、可选地，当所述第一平动齿轮与所述第二平动齿轮之间通过齿轮机构啮合配合时，所述齿轮机构包含n个传动齿轮，至少一个所述传动齿轮与所述第一平动齿轮啮合，至少一个所述传动齿轮与所述第二平动齿轮啮合，其中，n≥1；当n≥2时，相邻的所述传动齿轮之间相互啮合。
7、可选地，当所述第一配重块设置有至少两个时，所述第一配重块沿所述飞轮的圆周方向均匀分布。
8、可选地，当所述第二配重块设置有至少两个时，所述第二配重块沿所述平动齿条的延伸方向均匀分布。
9、可选地，所述电机为伺服电机。
10、有益效果
11、采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：针对传统实验设备难以同时对水动力环境和风机塔筒荷载进行模拟的技术问题，本专利技术采用波流水槽模拟水动力环境对桩基础的直接荷载以及对海床土体的冲刷效应，同时，采用了机械加载手段模拟风机塔筒对桩顶的周期性弯矩和水平荷载的作用，从而满足对水动力环境和风机塔筒荷载模拟的实验研究。
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1.一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，包括连接支架和波流水槽，所述波流水槽内设置有实验土体，所述实验土体用于布置桩基础模型，所述连接支架用于与桩基础模型的顶端固定连接；所述波流水槽的顶部设置有塔筒荷载模拟组件，所述塔筒荷载模拟组件包括支架平台，所述支架平台上固定设置有承载导轨和平动导轨；
2.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，所述波流水槽侧壁顶部设置有第一导轨，所述支架平台底部设置有导轮，所述导轮与所述第一导轨活动配合，所述支架平台与所述第一导轨之间设置有锁紧机构。
3.根据权利要求2所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧支架、定夹头、动夹头和螺纹旋杆，所述锁紧支架与所述支架平台固定连接，所述定夹头与所述锁紧支架固定连接，所述定夹头与所述第一导轨抵接，所述动夹头位于所述定夹头的一侧，所述动夹头固定于所述螺纹旋杆靠近所述定夹头的一端，所述动夹头用于与所述第一导轨抵接，所述螺纹旋杆与所述锁紧支架螺纹配合。
4.根
5.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，当所述第一平动齿轮与所述第二平动齿轮之间通过齿轮机构啮合配合时，所述齿轮机构包含n个传动齿轮，至少一个所述传动齿轮与所述第一平动齿轮啮合，至少一个所述传动齿轮与所述第二平动齿轮啮合，其中，n≥1；当n≥2时，相邻的所述传动齿轮之间相互啮合。
6.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，当所述第一配重块设置有至少两个时，所述第一配重块沿所述飞轮的圆周方向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，当所述第二配重块设置有至少两个时，所述第二配重块沿所述平动齿条的延伸方向均匀分布。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，所述电机为伺服电机。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，包括连接支架和波流水槽，所述波流水槽内设置有实验土体，所述实验土体用于布置桩基础模型，所述连接支架用于与桩基础模型的顶端固定连接；所述波流水槽的顶部设置有塔筒荷载模拟组件，所述塔筒荷载模拟组件包括支架平台，所述支架平台上固定设置有承载导轨和平动导轨；
2.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，所述波流水槽侧壁顶部设置有第一导轨，所述支架平台底部设置有导轮，所述导轮与所述第一导轨活动配合，所述支架平台与所述第一导轨之间设置有锁紧机构。
3.根据权利要求2所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧支架、定夹头、动夹头和螺纹旋杆，所述锁紧支架与所述支架平台固定连接，所述定夹头与所述锁紧支架固定连接，所述定夹头与所述第一导轨抵接，所述动夹头位于所述定夹头的一侧，所述动夹头固定于所述螺纹旋杆靠近所述定夹头的一端，所述动夹头用于与所述第一导轨抵接，所述螺纹旋杆与所述锁紧支架螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的一种模拟风机单桩在动力影响下流固土耦合效应的实验装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡丽，何奔，姜贞强，王滨，吕娜，漆文刚，汪宁，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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